Altera_FPGA特殊管脚说明.pdf

Altera公司生产的FPGA（现场可编程门阵列）是电子工程师和系统设计者非常青睐的一种半导体器件，其灵活性和高性能使其广泛应用于通信、计算、消费和工业等各个领域。FPGA器件提供了一种在硬件层面对电路行为进行编程的可能性，这使得工程师能够设计定制的数字逻辑，以满足特定应用需求。然而，为了确保FPGA能够在不同的应用环境中正常工作，对其进行正确的配置和初始化至关重要。为此，FPGA通常会配备一些特殊功能的管脚，这些管脚对于整个芯片的配置与控制至关重要。 特殊管脚对于FPGA的配置至关重要，因为它们提供了与外部环境交互的接口，从而允许数据被加载到器件内部的存储单元中。这些特殊管脚包括但不限于MSEL（模式选择管脚）、nSTATUS（状态管脚）、nCONFIG（配置管脚）、CONF_DONE（配置完成管脚）、DCLK（数据时钟管脚）、nCE（芯片使能管脚）、nCEO（芯片使能输出管脚）、nWS（写选通管脚）和nRS（读选通管脚）等。 MSEL管脚用于设置器件的配置模式。Altera FPGA器件支持多种配置模式，包括串行配置、并行同步模式和并行异步模式等。MSEL管脚的逻辑电平组合将决定FPGA采用哪种配置模式。例如，对于APEXII、Mercury、ACEX1K、APEX20K和FLEX10K等器件系列，MSEL1和MSEL0管脚的不同组合将设定不同的配置模式。 nSTATUS管脚提供器件状态的反馈。上电后，此管脚会被器件拉低，在5微秒内器件会释放该管脚。在配置过程中，如果发生错误，器件也会再次拉低nSTATUS管脚。在使用专用配置器件时，专用加载器件将控制nSTATUS管脚低长达200毫秒。这个管脚通常需要通过1K欧姆电阻上拉到VCCIO，但在APEX20KE或APEX20KC器件中使用10K欧姆电阻。 nCONFIG管脚是一个配置控制引脚，用于初始化配置过程。由低到高的跳变将开始配置，而由高到低的跳变则复位器件。将nCONFIG管脚置为低电平，会使所有I/O口进入三态。 CONF_DONE管脚指示配置过程的状态。在配置数据接收完毕且没有错误发生后，此管脚将被释放以指示配置完成。在所有数据被接收后，外部信号源可以驱动此管脚为低电平以延迟初始化过程，但配置器件进行配置时除外。在配置及初始化后，驱动该管脚为低电平不会影响器件的功能。 DCLK管脚是数据时钟输入管脚，用于从外部信号源输入时钟数据到FPGA器件中。在串行异步模式或并行异步模式配置中，DCLK应当被拉高，不能悬空。该管脚为低有效芯片使能，用于允许配置。 nCE管脚是低有效的芯片使能引脚，当器件被低电平使能时，配置过程得以开始。对于单芯片配置，nCE应当被固定为低电平。在级联配置中，第一片器件的nCE接地，而前一片器件的nCEO则接到后一片器件的nCE。 nCEO管脚是芯片使能输出管脚，用于级联配置中连接后续器件的nCE引脚。在多器件配置过程中，最后一片器件的nCEO悬空。 nWS和nRS管脚分别是写选通和读选通管脚，它们用于控制数据的输入和输出过程。对于不同的器件系列，这两个管脚的行为略有不同。例如，在APEXII、Mercury、ACEX1K、APEX20K和FLEX10K器件中，0-1的跳变会触发锁存一个字节的数据；而在FLEX6000器件中，则是0-1跳变锁存一个位的数据。 这些特殊管脚的配置对于FPGA的正常工作至关重要，它们共同确保了FPGA能够在启动时正确加载配置数据，并在运行时根据设计的逻辑执行相应的功能。对于设计师而言，合理配置这些特殊管脚是确保FPGA系统可靠运行的前提。在设计过程中，设计师还需要参考Altera提供的应用笔记AN116等官方文档，以获取详细的配置时序和应用指南。